CN111263038A - 摄像仪采集的数字图像设备及其自动滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像仪采集的数字图像设备及其滤波方法，包括外壳、红外光照明灯、透光玻璃、可切换的双滤波镜片、带光斑检测功能的智能摄像模组、镜头及光敏开关，摄像仪检测光斑达到设定值时，开启红外灯，同时切换至可见光截止滤波镜片，将光斑过滤掉或衰减至很小；如果光敏开关检测到光照环境较好时，红外灯关闭，同时将滤波镜片切换回红外光截止滤波镜片，实现视频的彩色还原采集。本发明在无射灯干扰时，摄像机能很好的还原现场彩色视频效果，而在有矿灯等干扰的情况下可以自动检测并启动矿灯过滤装置，去除矿灯等探照式灯光对摄像机的干扰，解决摄像机受矿灯干扰而造成光晕、致盲等问题，提高了视频质量及视频识别的准确率。

Description

摄像仪采集的数字图像设备及其自动滤波方法

技术领域：

本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种用于煤矿井下的摄像仪采集的数字图像设备及其自动滤波方法。

背景技术：

目前视频监控在煤矿中的应用越来越广泛。普通监控摄像机具备可切换的双滤波镜片(红外光截止滤波镜片和全透光谱镜片)。在光线较好的环境下，摄像机通过红外光截止滤波镜片，获得较好的彩色视频图像还原效果；在光线较暗的环境下，摄像机通过光敏开关的检测结果，驱动双滤波镜片切换成全透光谱镜片并打开红外补光灯，实现低照度环境下较好的红外视频成像效果。

然而在煤矿现场使用过程中还存在一种场景，即有较多矿灯、车灯等一些探照式强光源干扰的使用场景，由于灯光的强烈照射容易在摄像视频中产生大块光斑、曝光等现象，干扰视频的查看，严重时甚至会导致摄像仪致盲。这种现象不仅影响视频的查看，同时也将极大地影响基于视频的图像分析结果，而现有的摄像仪还未能好的解决该种问题。

尽管现有的智能型摄像仪中有对矿井头灯、车灯等照明设备采用的数字图像处理方法，如光斑抑制、局部对比度调整等方法，这些图像预处理的滤波算法计算复杂，占用较多的软硬件计算资源；其次光斑抑制处理效果一般，只能将视频中的光斑抑制变小，未能很好的消除光斑；再者视频滤波算法在抑制光斑时损失了视频图像的整体对比度，造成了整体图像细节部分表现变差。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于煤矿井下的摄像仪采集的数字图像设备及其自动滤波方法，在无射灯干扰时，摄像机能很好的还原现场彩色视频效果，而在有矿灯等干扰的情况下可以自动检测并启动矿灯过滤装置，去除矿灯等探照式灯光对摄像机的干扰，解决摄像机受矿灯干扰而造成光晕、致盲等问题，提高了视频质量及视频识别的准确率。

本发明提供一种摄像仪采集的数字图像设备，包括外壳、红外光照明灯、透光玻璃、可切换的双滤波镜片、带光斑检测功能的智能摄像模组、镜头及光敏开关，所述红外光照明灯、透光玻璃设置在外壳一端，所述带光斑检测功能的智能摄像模组设置在外壳内，带光斑检测功能的智能摄像模组与透光玻璃之间依次设置所述可切换的双滤波镜片、镜头，所述双滤波镜片包括红外光截止滤波镜片及可见光截止滤波镜片，所述光敏开关设置在外壳上。

在本发明一较佳实施例中，所述可见光截止滤波镜片可对380～780nm波长的可见光进行过滤抑制，所述红外光截止滤波镜片可对800nm以上的红外光过滤抑制。

本发明还提供一种上述摄像仪采集的数字图像设备的自动滤波方法，包括：

(1)通过光敏开关来控制红外灯的开关及双滤波镜片的切换，实现在正常照明条件下彩色图像成像，在照明条件差的条件下红外图像成像；

(2)当外界其他可见光源照射到摄像仪中，摄像仪通过内部的视频分析模块检测是否在视频中存在光斑，当光斑达到设定值时，通过将滤波镜片切换至可见光截止滤波镜片，同时开启红外灯，将可见光所形成的光斑，在进入摄像仪之前，被可见光截止滤波镜片过滤掉或衰减至很小；

(3)当切换至光斑过滤模式一段时间，如果光敏开关检测到光照环境较好时，红外灯关闭，同时将滤波镜片切换回红外光截止滤波镜片，实现视频的彩色还原采集。

本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明提供的摄像仪采集的数字图像设备及其自动滤波方法，通过将普通双滤波镜片中的一块全透光谱滤波镜片替换成可见光截止滤波镜片，不仅可以在光线较好的环境下实现视频的清晰采集和色彩还原，在光线不好的环境下打开红外灯，实现清晰的红外图像还原；同时可以在具有矿灯、车灯等探照式光源干扰的情况下从源头直接抑制干扰可见光源，可以避免摄像仪因灯光导致的光斑及致盲现象；

(2)本发明提供的摄像仪采集的数字图像设备及其自动滤波方法是基于通用的视频图像光斑检测算法，当视频采集到可见光光斑且斑点大于设定的范围时，通过驱动滤光片切换到可见光过滤滤光片，同时开启红外补光灯，采集红外光成像，实现对探照式可见光的过滤。

附图说明：

图1为本发明的摄像仪采集的数字图像设备的结构示意图；

图2为本发明的摄像仪采集的数字图像设备的原理图；

图3为本发明的双滤波镜片的频率响应图；

图4为本发明的自动滤波方法的流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示的一种摄像仪采集的数字图像设备，包括外壳6、红外光照明灯1、透光玻璃2、可切换的双滤波镜片3、带光斑检测功能的智能摄像模组5、镜头4及光敏开关7，所述红外光照明灯1、透光玻璃2设置在外壳6一端，所述带光斑检测功能的智能摄像模组5设置在外壳6内，带光斑检测功能的智能摄像模组5与透光玻璃2之间依次设置所述可切换的双滤波镜片3、镜头4，所述双滤波镜片3包括红外光截止滤波镜片及可见光截止滤波镜片，所述光敏开关7设置在外壳6上。

在正常照度下且无探照式强光照明条件下(视频图像中无明显光斑或过曝)，光敏开关7感光达到一定值时，智能摄像模组5控制关闭红外照明灯，并使得双滤波镜片切换至红外光截止滤波镜片来过滤红外光，视频不受到红外光的影响形成色彩无偏差的彩色图像；当光敏开关7检测到外部环境照度较低时，启动红外灯照明，同时将双滤波镜片切换至过滤可见光截止滤波镜片，外部景物受红外灯照射后反射的红外光进入摄像仪，形成清晰的红外图像；当摄像仪被探照式光源照射，图像光斑算法检测到图像内有光斑且面积达到一定大小时，启动红外灯照明，同时将双滤波镜片切换至可见光截止滤波镜片过滤探照式强光，同时外部景物照射红外灯后反射的红外光进入摄像仪机芯，形成抗强光照射的红外图像。

如图2、图3所示，所述的双滤波镜片3包含两块光滤波镜片，其中的一块可见光截止滤波镜片，实现了对于380～780nm波长的可见光进行过滤抑制，抑制率到达90％及以上，对800nm以上波长的红外光高通过，通过率高于90％以上；另一块红外光截止滤波镜片实现了对于800nm以上的红外光过滤抑制，抑制率达到90％以上，对于380～780nm波长的可见光高通过，通过率到达90％及以上。

所述光敏开关7，根据可见光的强度的变化形成高低电平并接入智能摄像模组5。

所述的智能摄像模组5，包含带有光斑检测功能及其他逻辑判断及灯光控制功能的视频采集模组。

所述的镜头4，包含视频采集所需要的光学成像透镜。

所述的红外光照明灯1，包含850nm的红外光的发射模块及可被摄像模组控制的开关接口。

本方法中具体实现步骤如图4所示：

I、在通常情况下，与普通摄像机一样，通过光敏开关来控制红外灯的开关及双光谱滤波镜片的切换，实现在正常照明条件下彩色图像成像，在照明条件差的条件红外图像成像。

II、当外界其他可见光源(如矿灯、车灯)照射到摄像机中，摄像机通过内部的视频分析模块检测是否在视频中存在光斑，当光斑达到设定值时，通过将滤波镜片切换至可见光截止滤波镜片，同时开启红外灯(如此时已经开启红外灯并且滤波镜片在可见光滤波镜片档，则无需动作)，因此可以将可见光所形成的反射光、光斑、影子等，在进入摄像仪之前被滤波透镜过滤掉或衰减至很小。

III、当切换至光斑过滤模式一段时间t(时间可根据现场需求设定)，如果光敏开关检测到光照环境较好时，可将红外灯关闭，同时将滤波镜片切换回红外光滤波镜片，实现视频的彩色还原采集。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种摄像仪采集的数字图像设备，其特征在于：包括外壳、红外光照明灯、透光玻璃、可切换的双滤波镜片、带光斑检测功能的智能摄像模组、镜头及光敏开关，所述红外光照明灯、透光玻璃设置在外壳一端，所述带光斑检测功能的智能摄像模组设置在外壳内，带光斑检测功能的智能摄像模组与透光玻璃之间依次设置所述可切换的双滤波镜片、镜头，所述双滤波镜片包括红外光截止滤波镜片及可见光截止滤波镜片，所述光敏开关设置在外壳上。

2.根据权利要求1所述的摄像仪采集的数字图像设备，其特征在于：所述可见光截止滤波镜片可对380～780nm波长的可见光进行过滤抑制，所述红外光截止滤波镜片可对800nm以上的红外光过滤抑制。

3.一种如权利要求1或2所述的摄像仪采集的数字图像设备的自动滤波方法，其特征在于，包括：

(1)通过光敏开关来控制红外灯的开关及双滤波镜片的切换，实现在正常照明条件下彩色图像成像，在照明条件差的条件下红外图像成像；

(2)当外界其他可见光源照射到摄像仪中，摄像仪通过内部的视频分析模块检测是否在视频中存在光斑，当光斑达到设定值时，通过将滤波镜片切换至可见光截止滤波镜片，同时开启红外灯，将可见光所形成的光斑，在进入摄像仪之前，被可见光截止滤波镜片过滤掉或衰减至很小；

(3)当切换至光斑过滤模式一段时间，如果光敏开关检测到光照环境较好时，红外灯关闭，同时将滤波镜片切换回红外光截止滤波镜片，实现视频的彩色还原采集。

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